SD 119-1984 500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准.pdf
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1、500kV 电网过电压保护绝缘配合与电网过电压保护绝缘配合与 电气设备接地暂行技术标准电气设备接地暂行技术标准 SD 11984 主编部门:水利电力总电力科学研究院高压研究所主编部门:水利电力总电力科学研究院高压研究所 批准部门:中华人民共和国水利电力部批准部门:中华人民共和国水利电力部 实行日期:实行日期:1984 年年 3 月月 22 日日 中华人民共和国水利电力部中华人民共和国水利电力部 关于颁发关于颁发500kV 电网过电压保护绝缘配合与电网过电压保护绝缘配合与 电气设备接地暂行技术标准的通知电气设备接地暂行技术标准的通知 (84)水电技字第 18 号 现颁发“500kV 电网过电压保
2、护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准”(SD11984), 过去以会议纪要或其他形式所作的有关这方面的规定作废, 凡我部系统的设计单位和发供电 单位,对新建工程均按此标准执行,对原有设备以及扩建工程可参照执行。 执行该标准中出现的问题,请告部科技司,以便修订时参考。 1984 年 3 月 22 日 1 总总 则则 1.0.1 本标准适用于 500kV 电网的过电压保护、绝缘配合与电气设备接地。 1.0.2 水利电力部 1979 年颁发的电力设备过电压保护设计技术规程SDJ779(以下 简称 SDJ779)和 电力设备接地设计技术规程 SDJ879(以下简称 SDJ879)的部分条款, 同样适用
3、于 500kV 电网。对于这部分条款,本标准列出其相应章、节及条目,仍应按该两 规程执行。 2 电网电压、中性点接地方式及运行中出现的各种电压电网电压、中性点接地方式及运行中出现的各种电压 2.0.1 电网额定电压为 500kV。 电网最高电压及设备最高电压为 550kV(按 GB15686)。 2.0.2 电网中性点采用直接接地方式。即电网中变压器中性点直接或经小阻抗与接地装 置连接。电网任意一处的零序电抗与正序电抗比值 X2/X13。 注:变压器中性点经小阻抗接地时,以不影响变压器中性点的绝缘水平为限。 2.0.3 运行中出现的作用于电网设备绝缘上的电压有: a.正常运行时的工频电压; b
4、.工频过电压、谐振过电压; c.操作过电压; d.雷电过电压。 3 工频过电压、谐振过电压、操作过电压及其保护工频过电压、谐振过电压、操作过电压及其保护 3.1 工频过电压、谐振过电压及其保护 3.1.1 工频过电压、谐振过电压与电网结构、容量、参数、运行方式以及各种安全、自 动装置的特性有关。工频过电压、谐振过电压除增大绝缘承受电压外,还对选择过电压保护 装置有重要影响,设计电网时应结合实际条件预测。 对工频过电压, 应采取措施尽量加以降低。 工频过电压水平应通过技术经济比较加以确 定。 须采取措施防止产生谐振过电压;或用保护装置限制其幅值和持续时间。 3.1.2 工频过电压的限制。电网中的
5、工频过电压一般由线路空载、接地故障和甩负荷等 引起。根据 500kV 电网的特点,有时须综合考虑这几种过电压。 通常可取正常送电状态下甩负荷和在线路受端有单相接地故障情况下甩负荷作为确定 电网工频过电压的条件。 一般主要采用在线路上安装并联电抗器的措施限制工频过电压。 在线路上架设良导体避 雷线降低工频过电压时, 宜通过技术经济比较加以确定。 电网的工频过电压水平一般不超过 下列数值: 线路断路器的变电所侧 1.3Uxg; 线路断路器的线路侧 1.4Uxg。 注:Uxg为电网最高相电压有效值,kV。 3.1.3 谐振过电压的防止和限制。电网中的谐振过电压一般由发电机自励磁、线路非全 相运行状态
6、以及二次谐波谐振等引起。 3.1.3.1 电网中发电机自励磁过电压。当发电机经变压器与空载线路相连,在发电机全 电压合闸、逐步升压起动或因甩负荷而导致发电机带空载长线路时,如发电机容量较小,可 能产生发电机自励磁过电压,应验算发生这一情况的可能性。 经验算,如有发生有励磁的可能,而又无法通过改变运行方式加以避免时,可采用在线 路上安装并联电抗器的措施予以防止。 3.1.3.2 线路非全相运行状态产生的谐振过电压。空载线路上接有并联电抗器,且其零 序电抗小于线路零序容抗时,如发生非全相运行状态(分相操动的断路器故障或采用单相重 合闸时),由于线间电容的影响,断开相上可能发生谐振过电压。 上述条件
7、下由于并联电抗器铁芯的磁饱和特性, 有时在断路器操作产生的过渡过程激发 下,可能发生以工频基波为主的铁磁谐振过电压。 在并联电抗器的中性点与大地之间串接一小电抗器, 一般可有效地防止这种过电压。 该 小电抗器的电抗值宜按补偿并联电抗器所接线路的相间电容选择,同时应考虑以下因素: a.并联电抗器、中性点小电抗器的电抗及线路容抗的实际值与设计值的变异范围; b.限制潜供电流的要求; c.连接小电抗器的并联电抗器中性点绝缘水平。 最终确定小电抗器的电抗值时,应校验对非全相谐振过电压的解谐效果。 若线路带空载变压器,不论线路上有无并联电抗器,以及它是否有小电抗器,应校验在 线路非全相运行状态下发生谐振
8、的可能性, 如发生谐振或断开相的过电压较高, 应避免这一 运行方式。 3.1.3.3 二次谐波谐振过电压。 当空载线路(或其上接有空载变压器时)由电源变压器断路 器合闸、重合闸、或由只带有空载线路的变压器低压侧合闸以及电网解列等情况下,如由这 些操作引起的过渡过程的激发使变压器铁芯磁饱和、 电感作周期性变化, 回路等值电感在二 倍工频下的电抗与二倍工频下线路入口容抗接近相等时, 可能产生以二次谐波为主的谐振过 电压。 应尽量避免产生二次谐波谐振的运行方式、 操作方式以及防止在故障时出现该种谐振的 接线;确实无法避免时,可在变电所线路继电保护装置内增设过电压速断保护,以缩短该过 电压的持续时间。
9、 3.2 操作过电压及其保护 3.2.1 电网的操作过电压一般由下列原因引起。 a.线路合闸和重合闸; b.空载变压器和并联电抗器分闸; c.线路非对称故障分闸和振荡解列; d.空载线路分闸。 线路合闸和重合闸过电压对电网设备绝缘配合有重要影响, 应采用有合闸电阻的断路器 对该过电压加以限制。 避雷器可作为变电所电气设备操作过电压的后备保护装置, 该避雷器 同时是变电所的雷电过电压的保护装置。 设计时对 a、c 类过电压,应结合电网条件加以预测。 3.2.2 线路合闸和重合闸操作过电压。空载线路合闸时,由于线路电感-容的振荡将产生 合闸过电压。线路重合时,由于电源电势较高以及线路上残余电荷的存
10、在,加剧了这一电磁 振荡过程,使过电压进一步提高。因此断路器应安装合闸电阻,以有效地降低合闸及重合闸 过电压。 应按电网预测条件,求出空载线路合闸、单相重合闸和成功、非成功的三相重合闸(如 运行中使用时)的过电压分布,求出包括线路受端的相对地及相间统计操作过电压。预测这 类操作过电压的条件如下: a.空载线路合闸,线路断路器合闸前,电源母线电压为电网最高电压; b.成功的三相重合闸前,线路受端曾发生单相接地故障;非成功的三相重合闸时,线路 受端有单相接地故障。 空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸(如运行中使用时),在线路受端产生的 相对地统计操作过电压,不应大于2 2Uxg。 注:统计
11、操作过电压,见附录 F 名词解释 F.3。 3.2.3 分断空载变压器和并联电抗器的操作过电压。由于断路器分断这些设备的感性电 流时强制熄弧所产生的操作过电压,应根据断路器结构、回路参数、变压器(并联电抗器)的 接线和特性等因素确定。该操作过电压一般可用安装在断路器与变压器(并联电抗器)之间的 避雷器予以限制。对变压器,避雷器可安装在低压侧或高压侧,但如高低压电网中性点接地 方式不同时,低压侧宜采用磁吹阀型避雷器。当避雷器可能频繁动作时,宜采用有高值分闸 电阻的断路器。 3.2.4 线路非对称故障分闸和振荡解列操作过电压。电网送受端联系薄弱,如线路非对 称故障导致分闸, 或在电网振荡状态下解列
12、, 将产生线路非对称故障分闸或振荡解列过电压。 预测线路非对称故障分闸过电压, 可选择线路受端存在单相接地故障的条件, 分闸时线路送 受端电势功角差应按实际情况选取。 有分闸电阻的断路器, 可降低线路非对称故障分闸及振荡解列过电压。 当不具备这一条 件时,应采用安装于线路上的避雷器加以限制。 3.2.5 对于空载线路分闸过电压,应采用在电源对地电压为 1.3Uxg条件下分闸时不重燃 的断路器加以防止。 3.2.6 变电所应安装避雷器以防止操作过电压损坏电气设备。安装位置如下: a.出线断路器线路侧的每一线路入口侧,称安装于该位置的避雷器为线路避雷器; b.出线断路器变电所侧,称安装于该位置的避
13、雷器为变电所避雷器。 所有避雷器具体安装位置和数量尚应结合 4.4.2 确定。 注:线路入口处无并联电抗器时,如预测(对断路器合闸需考虑合闸电阻一相失灵条件) 该处过电压不超过避雷器操作过电压保护水平时,可不必在该处安装避雷器。 3.2.7 具有串联间隙避雷器的额定电压,应不低于安装点的电网工频过电压水平。 3.2.8 应用金属氧化物避雷器限制操作过电压时,应参照厂家产品使用说明书,使其长 期运行电压值、工频过电压、谐振过电压允许持续时间符合电网要求。 3.2.9 避雷器的操作过电压通流容量、 允许吸收能量应符合电网要求(对断路器合闸需考 虑合闸电阻一相失灵的条件)。 此外,还应校核避雷器上的
14、电压是否超过其规定保护水平。当超过时,应考虑其对绝缘 配合的影响。 3.2.10 为监测运行电网的工频过电压、 谐振过电压和操作过电压, 宜在变电所安装过电 压波形或幅值的自动记录装置,并妥为收集实测结果。 4 雷电过电压及其保护雷电过电压及其保护 4.1 雷电过电压 4.1.1 电网中雷电过电压,起因于设备遭到直接雷击,或因它处的雷击而在设备上形成 感应或反击至设备。 雷电过电压出现的频数和强度,与雷暴活动及雷电流幅值有关。 a.年平均雷暴日数分布; b.雷电流幅值概率曲线及线路防雷设计中雷电流波形参数。 以上分别见 SDJ779 附录十三及第二章第 15 条。 4.1.2 线路上的雷电过电
15、压。 a.线路年平均遭受雷击次数; b.雷击于线路杆塔顶部避雷线在导线上感应的雷电过电压幅值; c.线路杆顶雷击次数的决定; d.雷击杆顶在绝缘子上产生的雷电过电压幅值; e.雷绕击于导线概率; 以上均见 SDJ779 第二章及其附录一四。 f.雷击导线产生的雷电过电压(Ul)由下式确定 Ul=100Il (1) 式中 Il雷电流幅值,kA。 4.2 避雷针和避雷线 4.2.1 见 SDJ779 第三章第一节。 4.3 架空送电线路的保护 4.3.1 500kV 线路应沿全线架设双避雷线。杆塔上避雷线对边导线的保护角,一般不大 于 15。山区宜采用较小的保护角。 4.3.2 线路耐雷水平一般不
16、宜低于 120100kA(较大值用于平原线路、多雷区线路以及 大跨越档中央)。变电所两公里进线段,应尽量不低于 160kA。为此,可采取改善接地、敷 设耦合地线或适当加强绝缘等措施。 4.3.3 线路杆塔工频接地电阻值,见 SDJ779 第四章第一节第 50 条表 9。 4.3.4 避雷线与导线在档距中央当 15无风时的距离: a.一般档距见 SDJ779 第四章第一节第 51 条。 b.大档距见 SDJ779 第四章第三节第 66 条。 4.3.5 绝缘避雷线的放电间隙,参见 SDJ779 第四章第一节第 50 条,放电间隙型式及 距离宜通过试验确定。 4.3.6 500kV 线路与同级或较
17、低电压线路、弱电流线路交叉时的保护,原则见 SDJ779 第四章第二节,交叉距离不得小于 6m。 4.3.7 大跨越杆塔的保护, 见 SDJ779 第四章第三节第 64 条。 4.4 变电所的保护 4.4.1 500kV 变电所直击雷保护,参见 SDJ779 第五章第一节。 4.4.2 变电所对由线路侵入的雷电过电压的保护接线、避雷器安装的位置与数量,应根 据变电所电气设备雷电冲击绝缘水平、 避雷器保护水平结合变电所接线方式等进行的雷电过 电压预测结果,并结合第 3.2.6 条确定。保护接线一般应保证变电所两公里外线路导线上出 现雷电过电压时,不引起变电所电气设备绝缘损坏。 4.4.3 变电所
18、全部避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接,同时应设集中 接地装置。 4.4.4 变电所的避雷器应安装简单可靠的多次动作记录器。动作记录器的数字应便于运 行人员巡视和记录。 4.4.5 自耦变压器的保护,见 SDJ779 第四章第二节第 81 条。 4.4.6 与架空线路连接的三线圈自耦变压器、 变压器(包括一台变压器与两台电机相连的 三线圈变压器)的低压线圈如有开路运行的可能和发电厂双线圈变压器当发电机断开由高压 侧倒送厂用电时, 应在变压器低压线圈出线上安装一组避雷器, 以防来自高压线圈的雷电波 的感应电压危及低压线圈绝缘;但如该线圈连有 25m 及以上金属外皮电缆段,则可不必安
19、装避雷器。 4.5 微波通信站的保护 微波通信站的保护见 SDJ779 第八章。 5 绝绝 缘缘 配配 合合 5.1 绝缘配合原则 5.1.1 按电网中出现的各种电压和保护装置的特性,来确定设备绝缘水平,即进行绝缘 配合时, 应全面考虑设备造价、 维修费用以及故障损失三个方面, 力求取得较高的经济效益。 不同电网,因结构不同以及在不同的发展阶段可以有不同的绝缘水平。 5.1.2 确定架空线路操作过电压要求的绝缘水平时,可采用将过电压幅值和绝缘强度作 为随机变量的统计法,并且仅考虑空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸(如运行 中使用时)过电压。 5.1.3 变电所电气设备操作、 雷电冲击绝
20、缘水平以及变电所绝缘子串、 空气间隙的操作、 雷电冲击绝缘强度,以避雷器相应保护水平为基础,进行绝缘配合。配合时,对非自恢复绝 缘采用惯用法;对自恢复绝缘则仅将绝缘强度作为随机变量。 5.1.4 用于操作、雷电过电压绝缘配合的波形为: 5.1.4.1 操作冲击电压波,至最大值时间为 250s,波尾为 2500s。 注: 对有线圈的电气设备除外; 当采用其他波形时,绝缘配合裕度应符合本标准要求。 5.1.4.2 雷电冲击电压波,波头时间 1.2s,波尾 50s。 5.1.5 进行绝缘配合时,对于送电线路、变电所的绝缘子串、空气间隙在各种电压下的 绝缘强度,宜采用仿真型塔(构架)试验数据。 5.1
21、.6 本标准中送电线路、变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合公式均按标准气象条 件给出。当送电线路、变电所因海拔高度引起气象条件变化异于标准状态时,可按附录 A 校正(海拔高度 1000m 及以下地区,送电线路按 500、1000m 条件校正;变电所按 1000m 条 件校正),以满足绝缘配合要求,并有如下规定。 5.1.6.1 空气间隙:不考虑雨的影响,仅进行相对空气密度和湿度的校正。 5.1.6.2 绝缘子串: 5.1.6.2.1 工频污秽放电电压暂不进行校正。 5.1.6.2.2 操作冲击电压波放电电压按以下两种方法校正,且按严苛条件取值: a.考虑雨使绝缘子正极性冲击电压波放电电压降低
22、5%(或采用实测数据), 再进行相对空 气密度校正; b.不考虑雨的影响,但进行相对空气密度和湿度的校正。 5.1.7 本标准中关于变电所电气设备绝缘配合的要求。适用于设备安装点海拔高度不超 过 1000m。 5.1.8 污秽区电瓷外绝缘泄漏距离,按高压架空线路和发变电所电瓷外绝缘污秽分级 标准(水电部 1993 年制订)确定。 5.2 架空送电线路的绝缘配合 5.2.1 清洁区线路绝缘子串:每串绝缘子片数应符合工频电压的泄漏距离要求见式 (5-1) ,同时应符合操作过电压要求见式(5-2)以及 4.3.2 线路耐雷水平的要求。 5.2.1.1 由工频电压泄漏距离要求的线路每串绝缘子片数,应符
23、合下式要求 m U K L 16 . e xg (2) 式中 m每串绝缘子片数; Ue电网额定电压,500kV; Lg每片悬式绝缘子的几何泄漏距离,cm; Kx绝缘子泄漏距离的有效系数。 主要由各种绝缘子泄漏距离在试验和运行中提高污 秽耐压的有效性来确定;并以 X-4.5 型绝缘子作为基础,其 Kx值取为 1。 几何泄漏距离 290mm 的 XP16 型绝缘子的 Kx暂取为 1。采用其它型式绝缘子时,Kx 应由试验确定。 5.2.1.2 操作过电压要求的线路绝缘子串正极性操作冲击电压波 50%放电电压Uc,应符 合式(3)要求 UKU ct = 1 (3) 式中 Ut线路末端相对地统计操作过电
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- SD 119-1984 500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准 119 1984 500 kV 电网 过电压 保护 绝缘 配合 电气设备 接地 暂行 技术标准
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